Балансирная пружина с изменяемой внешней спиралью
Изобретение относится к области часовой промышленности и направлено на уменьшение изменений суточного хода. Этот результат обеспечивается за счет того, что балансирная пружина согласно изобретению включает в себя совокупность витков, а конец пружины делается более жестким за счет деформации с целью точного определения установочной точки упомянутой балансирной пружины. При этом упомянутую деформацию можно осуществить путем изгибания конца внешней спирали на 90° в плоскости, перпендикулярной высоте пружины балансира, или путем загибания участка конца внешней спирали на 180° к внутренней или внешней поверхности упомянутого конца. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается балансирной пружины, а в частности — встраивания ее в пружинно-балансирное регулировочное устройство хронометра, при этом внешняя спираль пружины может быть изменена для точного определения активной длины упомянутой балансирной пружины, что способствует уменьшению изменений суточного хода.
Хорошо известно, что изохронизм пружинно-балансирного регулировочного устройства может нарушаться при изменениях во внешних условиях, таких как температура и магнитное поле. Чтобы компенсировать или уменьшить влияние таких изменений, уже предложены новые и/или вспомнены многочисленные старые решения, связанные с выбором материалов или выполнением балансира либо балансирной пружины.
Что касается балансирной пружины, то придание формы внутренней спирали для крепления ее к штоку балансира, придание формы внешней спирали для крепления ее к спуску балансира, а также средства, предусматриваемые для осуществления упомянутого крепления, играют определяющую роль в связи с изохронизмом. Более конкретно, изобретение касается средств крепления внешней спирали к спуску балансира, причем это крепление может быть прямым или осуществляемым через посредство винта балансирной пружины, обычно опертого на держатель винта балансирной пружины, и используемого позиционирования балансирной пружины.
Внешняя спираль балансирной пружины чаще всего крепится посредством штифтов или приклеивания, хотя предложены и другие решения. Например, предложено вводить инерциальный блочок, устанавливаемый на одном краю спуска балансира — на конец спирали, как описано, например, в патенте США №1037741, при этом инерциальный блочок имеет треугольную форму. Такая конструкция усложняет изготовление балансирной пружины с целью выполнения инерциального блочка на одном ее конце и требует конкретного расположения спуска балансира, отличающегося от обычного расположения винта спуска балансира.
Обычное крепление с помощью штифтов или приклеивания имеет тот недостаток, что не гарантируется позиционирование точки сжатия-растяжения балансирной пружины со временем либо вследствие незначительного движения, либо вследствие старения и/или крошения клея.
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в преодолении недостатков вышеупомянутых технических решений путем разработки такой балансирной пружины, внешнюю спираль которой можно крепить известными способами, которая не требует внесения никакого изменения в винт спуска балансира и точка растяжения-сжатия которой, также называемая установочной точкой, не подвергается никакому изменению со временем.
Поэтому изобретение касается балансирной пружины, содержащей совокупность витков и предназначенной для пружинно-балансирного регулировочного устройства, в которой внутренняя спираль прикреплена к штоку балансира, установленному, с возможностью поворота в спуске балансира с гарантией прямого или косвенного крепления внешней спирали упомянутой балансирной пружины, при этом конец упомянутой спирали делается более жестким за счет деформации с целью точного определения установочной точки всякий раз, когда используются средства для крепления.
В соответствии с первым вариантом осуществления, деформация осуществляется путем закручивания конца внешней спирали на 90° в плоскости, перпендикулярной высоте, предпочтительно — вдоль срединной оси витков. Когда крепление проводят, например, посредством приклеивания в прорези того винта спуска балансира, который прикреплен к спуску балансира, или держателя винта спуска балансира, можно будет увидеть, что закручивание конца внешней спирали не изменяет ширину полоски балансирной пружины, так что не нужно менять винт. Таким образом, установочная точка больше не зависит ни от способа нанесения клея, ни от старения, а только от точки увеличения жесткости путем закручивания конца балансирной пружины.
В соответствии со вторым вариантом осуществления, деформация осуществляется путем загибания конца внешней спирали на 180° к внутренней или внешней поверхности упомянутого конца и путем приклеивания или приваривания для более надежного удержания загиба на своем месте, при этом дистальная загнутая вниз часть определяет установочную точку.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясными в свете нижеследующего описания, приводимого в качестве иллюстрации, не носящей ограничительный характер, и со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом:
на фиг.1 показан вид сверху с частичным вырывом подпружиненного балансира, снабженного балансирной пружиной в соответствии с изобретением;
на фиг.2 показано в увеличенном масштабе перспективное изображение конца внешней спирали балансирной пружины, изображенной на фиг.1, в соответствии с первым вариантом осуществления;
на фиг.3 показано изображение, аналогичное фиг.2, в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.
На фиг.1 показан вид сверху с частичным вырывом пружинно-балансирного регулировочного устройства, иллюстрирующий только детали, полезные для осмысления изобретения.
Регулировочное устройство содержит балансир 10 для крепления внутренней спирали 4 балансирной пружины посредством коронки 5, надвигаемой на шток 11 балансира. Очевидно, что внутреннюю спираль 4 можно крепить с помощью любых других средств, известных специалистам в данной области техники. Внешняя спираль крепится к спуску 12 балансира. В иллюстрируемом примере она обычно крепится путем установки в винте 15 спуска балансира, зафиксированном в держателе 13 винта спуска балансира, причем упомянутую установку в общем случае осуществляют путем приклеивания. Конец внешней спирали, имеющий в основном прямоугольное сечение (h, е), обычно является продолжением витков 3, за исключением балансирной пружины Брегета, которую уже не используют.
Вместе с тем, в настоящем изобретении предложено деформировать конец 6 внешней спирали таким образом, что установочная точка 7 балансирной пружины больше не определяется винтом 15 спуска балансира, а определяется самой балансирной пружиной в месте, где ее сделали более жесткой, как показано на фиг.2. В этом примере можно заметить, что создание установочной точки 7 осуществляется путем закручивания конца 6 внешней спирали на 90°, что вводит упомянутый конец в плоскость, перпендикулярную высоте h витков, при этом срединная линия 16а витков предпочтительно лежит на продолжении срединной линии 16b изогнутого участка 6.
Во втором варианте осуществления, показанном на фиг.3, установочная точка 7, определяющая активную длину балансирной пружины, образована путем загибания участка 8 (который соответствует участку 6 в предыдущем примере) на 180° к внешней поверхности внешней спирали 2 или точно таким же образом к ее внутренней поверхности. Части, вовлеченные в контакт, можно удерживать на месте путем склеивания, сварки или любых других эквивалентных средств.
Теперь будут приведены два примера сравнительных испытаний, иллюстрирующие преимущества, обеспечиваемые балансирной пружиной в соответствии с изобретением, имеющей спираль, изменяемую в соответствии с первым вариантом осуществления.
Проводили первую серию измерений на балансирной пружине, конец 6 которой, изогнутый на 90°, фиксировали в отверстии, проходящем сквозь винт спуска балансира. Тогда средний измеренный период составлял 418065 мкс. При последовательном проведении установки и демонтажа средний измеренный период составлял затем 418061 мкс, т.е. изменение, которым можно полностью пренебречь, составляло 4 мкс.
Во второй серии экспериментов конец 6 не фиксировали, а сдвигали на угол 3°, измеренный относительно штока балансира. В соответствии с теорией измерения времени, изменение периода должно составлять 604 мкс. Однако при наличии балансирной пружины, соответствующей изобретению, средний измеренный период составлял 418010 мкс, т.е. отклонение хода по сравнению с первой серией измерений составило 55 мкс, что примерно в 11 раз меньше, чем величина, которую можно было бы ожидать в случае не изогнутой балансирной пружины. Эту величину можно связать с увеличением жесткости полоски балансирной пружины с коэффициентом 11 при условии, что остальные параметры конструкции полоски (h, e и длина) остаются неизменными.
В этом примере брали четыре разные балансирные пружины (А, В, С, D), внешняя спираль которых изменялась в соответствии с первым вариантом осуществления, и сравнивали изменения суточного хода (в секундах за сутки) для трех точек крепления внешней спирали. В первом положении изогнутый участок 6 фиксировали в отверстии винта балансирной пружины, во втором положении упомянутый участок 6 немного отодвигали, а в третьем положении его сдвигали на угол α=7° относительно штока балансира. Следует указать, что задачей этого испытания было не создание пружинно-балансирного регулировочного устройства с нулевым изменением суточного хода, а сравнение изменений хода. Результаты показаны в нижеследующей таблице.
Видно, что максимальное среднее изменение составляет порядка 10 секунд, т.е. одну десятую того, которого можно было бы ожидать в соответствии с теорией измерения времени — т.е. изменения величиной 100 секунд для углового сдвига на 7°.
Данное испытание демонстрирует, что эта новая конструкция внешней спирали делает точность установки в винте спуска балансира значительно менее важной.
Очевидно, что, оставаясь в рамках объема притязаний настоящего изобретения, специалисты в данной области техники могут изменять и делать жестче регулируемый конец внешней спирали без добавления какого-либо материала и независимо от того, какой материал используется для изготовления упомянутой балансирной пружины. Точно так же преимущества настоящего изобретения можно вносить вместе с другими усовершенствованиями, которые могут касаться внутренней спирали.
| Балансирная пружина А | Балансирная пружина В | Балансирная пружина С | Балансирная пружина D | |
| Положение 1 | -334,4 | -283,1 | -358,0 | -310,4 |
| Положение 2 | -335,4 | -285,2 | -345,4 | -320,2 |
| Положение 3 | -341,5 | -290,4 | -350,4 | -315,9 |
| Максимальное отклонение (в секундах) | 7,1 | 7,3 | 12,6 | 9,8 |
1. Балансирная пружина (1), содержащая совокупность витков (3) и предназначенная для пружинно-балансирного регулировочного устройства, в которой внутренняя спираль (4) прикреплена к штоку (11) балансира, установленному с возможностью поворота в спуске (12) балансира с гарантией прямого или косвенного крепления внешней спирали (2) упомянутой балансирной пружины (1), отличающаяся тем, что конец (6, 8) внешней спирали (2) выполнен более жестким за счет деформации с целью точного определения установочной точки (7) упомянутой балансирной пружины.
2. Пружина по п.1, отличающаяся тем, что деформация осуществляется путем закручивания конца (6) внешней спирали (2) на 90° в плоскости, перпендикулярной высоте балансирной пружины (1).
3. Пружина по п.1, отличающаяся тем, что срединная ось изогнутого конца (6) лежит на продолжении срединной оси витков (3).
4. Пружина по п.1, отличающаяся тем, что деформация осуществляется путем загибания участка конца (8) внешней спирали (2) на 180° к внутренней или внешней поверхности упомянутого конца (8).
5. Пружина по п.4, отличающаяся тем, что участок, загнутый на 180°, приклеен или приварен к внутренней или внешней поверхности упомянутого конца (8) внешней спирали (2).
Пружина баланса — Balance spring
A Пружина баланса или спираль — это пружина, прикрепленная к колесу баланса в механических часах. Он заставляет балансировочное колесо колебаться с резонансной частотой , когда часы работают, что определяет скорость вращения колес часов и, следовательно, скорость движения стрелок. Часто устанавливается рычаг регулятора, с помощью которого можно изменять свободную длину пружины и тем самым регулировать скорость хронометра.
Пружина баланса представляет собой тонкую спиральную или спиральную торсионную пружину, используемую в механических часах, сигнализации. часы, кухонные таймеры, морские хронометры и другие механизмы хронометража для управления частотой колебаний колеса баланса. Пружина баланса является важным дополнением к колесу баланса, заставляя его колебаться вперед и назад. Балансовая пружина и балансовое колесо вместе образуют гармонический осциллятор, который колеблется с точным периодом или «биением», сопротивляясь внешним воздействиям, и отвечает за точность хронометража.
Добавление пружины баланса к балансовому колесу около 1657 года Робертом Гуком и Христианом Гюйгенсом значительно повысило точность портативных часов, преобразив ранние карманные часы от дорогих новинок до полезных хронометристов. Усовершенствования пружины баланса с тех пор привели к дальнейшему значительному повышению точности. Современные пружины баланса изготовлены из специальных сплавов с низким температурным коэффициентом, таких как nivarox, чтобы уменьшить влияние температурных изменений на скорость, и тщательно отформованы, чтобы минимизировать влияние изменений движущей силы, поскольку заводная пружина спускается. До 80-х годов прошлого века балансировочные колеса и пружины баланса использовались практически в каждом портативном устройстве для хронометража, но в последние десятилетия технология электронного кварцевого хронометража пришла на смену механическим часам, и в основном пружины баланса используются в механических часах.
Типы пружин баланса: (1) плоская спираль, (2) перематывающая спираль Бреге, (3) спираль хронометра с изогнутыми концами, (4) ранние пружины баланса.
Содержание
- 1 История
- 2 Регулятор
- 3 Материал
- 4 Влияние температуры
- 4.1 Elinvar
История
Чертеж одна из его первых пружин баланса, прикрепленная к балансовому колесу, Христианом Гюйгенсом, изобретателем балансовой пружины, опубликованная в его письме в Journal des Sçavants от 25 февраля 1675 года.Есть некоторые споры относительно того, были ли они изобретены около 1660 года британским физиком Робертом Гуком или голландским ученым Христианом Гюйгенсом, с вероятностью, что идея была изобретена у Гука, но Гюйгенс построил первые работающие часы, которые использовал пружину баланса. До этого момента в часах и часах использовались балансировочные колеса или листы без пружин, но они были очень чувствительны к колебаниям движущей силы, вызывая замедление хода часов при заводная пружина размотана. Введение пружины баланса привело к значительному увеличению точности карманных часов, возможно, с нескольких часов в день до 10 минут в день, что впервые сделало их полезными хронометрами. Первые пружины баланса имели всего несколько оборотов.
В нескольких ранних часах был регулятор Барроу, в котором использовался червячный привод, но первый широко используемый регулятор был изобретен Томасом Томпионом около 1680 года. В Tompion Бордюрный штифт регулятора устанавливался на полукруглой зубчатой рейке, регулировка которой осуществлялась путем подгонки ключа к зубчатому колесу и его поворота. Современный регулятор, рычаг, вращающийся концентрически с колесом баланса, был запатентован Джозефом Босли в 1755 году, но он не заменил регулятор Tompion до начала 19 века.
Регулятор
In Для регулировки скорости у балансной пружины обычно есть регулятор. Регулятор представляет собой подвижный рычаг, установленный на балансировочном кране или мосту, вращающийся соосно с балансом. Узкая прорезь образована на одном конце регулятора двумя выступающими вниз штифтами, называемыми штифтами бордюра, или штифтом бордюра и штифтом с более тяжелым сечением, называемым пыльником. Конец внешнего витка балансировочной пружины закреплен на шпильке, которая прикреплена к балансировочному крану. Внешний виток пружины проходит через паз регулятора. Часть пружины между штифтом и пазом остается неподвижной, поэтому положение паза контролирует свободную длину пружины. Перемещение регулятора перемещает паз по внешнему витку пружины, изменяя его эффективную длину. При перемещении паза от шпильки пружина укорачивается, становится более жесткой, увеличивается частота колебаний баланса и время ускоряется.
Регулятор слегка мешает движению пружины, что приводит к неточности, поэтому точные часы, такие как морские хронометры и некоторые высококачественные часы, имеют свободную подпружину, то есть в них нет регулятора. Вместо этого их скорость регулируется синхронизирующими винтами на балансирном колесе.
Существует два основных типа регулятора пружины баланса.
- Регулятор Tompion, в котором штифты бордюра установлены на секторной стойке, перемещаемой шестерней. Шестерня обычно оснащена градуированным серебряным или стальным диском.
- Регулятор Bosley, как описано выше, в котором штифты установлены на рычаге, повернутом коаксиально с балансиром, причем конец рычага может перемещаться. перемещаться по градуированной шкале. Существует несколько вариантов, которые повышают точность перемещения рычага, в том числе регулятор «Улитка», в котором рычаг подпружинен против кулачка спирального профиля, который можно поворачивать, микрометр, в котором рычаг перемещается с помощью червячная передача и регулятор «Лебединая шея» или «Рид», в которых положение рычага регулируется тонким винтом, причем рычаг удерживается в контакте с винтом пружиной в форме изогнутой лебединой шеи. Он был изобретен и запатентован американцем Джорджем П. Ридом, патент США № 61867 от 5 февраля 1867 года.
Существует также регулятор «Свиной волос» или «Свиной ворс», в котором жесткие волокна расположены у конечности дуги Весов, и осторожно остановите их, прежде чем отбросить обратно. Часы ускоряются за счет укорачивания дуги. Это не регулятор пружины баланса, который использовался в самых ранних часах до изобретения пружины баланса.
Существует также регулятор Барроу, но на самом деле это более ранний из двух основных методов создания «установочного напряжения» главной пружины; это требовало натяжения цепи Fusee, но не достаточного, чтобы приводить часы в движение. Часы Verge можно регулировать, регулируя установочное натяжение, но если присутствует какой-либо из ранее описанных регуляторов, то обычно этого не делают.
Материал
Для пружин баланса использовался ряд материалов. Раньше использовалась сталь, но без закалки или отпуска; в результате эти пружины постепенно ослабнут, и часы начнут терять время. Некоторые часовщики, например Джон Арнольд, использовали золото, которое позволяет избежать коррозии, но сохраняет проблему постепенного ослабления. Закаленная и отпущенная сталь впервые была использована Джоном Харрисоном и впоследствии оставалась предпочтительным материалом до 20 века.
В 1833 году Э. Дж. Дент (изготовитель Великих часов в здании парламента ) экспериментировал со стеклянной пружиной баланса. Он гораздо меньше пострадал от нагрева, чем сталь, что уменьшило требуемую компенсацию, а также не ржавело. Другие испытания стеклянных пружин показали, что их сложно и дорого изготавливать, и что они страдают от широко распространенного восприятия хрупкости, которое сохранялось до времен стекловолокна и волоконно-оптических материалов. Пружины из травленого кремния были введены в производство в конце 20 века и не подвержены намагничиванию.
Влияние температуры
Модуль упругости материалов зависит от температуры. Для большинства материалов этот температурный коэффициент достаточно велик, поэтому колебания температуры значительно влияют на хронометраж баланса и пружины баланса. Первые производители часов с пружинами баланса, такие как Роберт Гук и Христиан Гюйгенс, наблюдали этот эффект, но не нашли его решения.
Джон Харрисон, в ходе разработки морского хронометра, решил проблему с помощью «компенсационного ограничения» — по сути, биметаллического термометра, который регулировал эффективный длина пружины баланса как функция температуры. Хотя эта схема работала достаточно хорошо, чтобы позволить Харрисону соответствовать стандартам, установленным Законом о долготе, она не получила широкого распространения.
Около 1765 года Пьер Ле Рой (сын Жюльена Ле Руа ) изобрел компенсационные весы, которые стали стандартным подходом для температурной компенсации в часах и хронометрах. При таком подходе изменяется форма баланса или регулируемые грузы перемещаются на спицах или ободе весов с помощью механизма, чувствительного к температуре. Это изменяет момент инерции балансового колеса, и изменение регулируется таким образом, чтобы компенсировать изменение модуля упругости балансовой пружины. Конструкция компенсирующего баланса модели Thomas Earnshaw, представляющая собой просто балансир с биметаллическим ободом, стала стандартным решением для температурной компенсации.
Elinvar
Хотя компенсирующий баланс был эффективным средством компенсации воздействия температуры на пружину баланса, он не мог обеспечить полное решение. Базовая конструкция страдает «погрешностью средней температуры»: если компенсация настроена так, чтобы быть точной при крайних значениях температуры, то она будет немного отклоняться при температурах между этими крайними значениями. Чтобы избежать этого, были разработаны различные механизмы «вспомогательной компенсации», но все они сложны и трудны в настройке.
Примерно в 1900 году принципиально иное решение было создано Шарлем Эдуардом Гийомом, изобретателем elinvar. Это сплав никель-сталь, обладающий тем свойством, что модуль упругости практически не зависит от температуры. Часы, оснащенные балансирной пружиной elinvar, не требуют температурной компенсации вообще или очень мало. Это упрощает механизм, а также означает, что погрешность средней температуры также устраняется или, как минимум, значительно снижается.
Изохронизм
Уравновешивающая пружина подчиняется закону Гука : восстанавливающий момент пропорционален угловому смещению. Когда это свойство точно выполняется, балансовая пружина называется изохронной, и период колебаний не зависит от амплитуды колебаний. Это важное свойство для точного хронометража, поскольку никакая механическая трансмиссия не может обеспечить абсолютно постоянную движущую силу. Это особенно верно в отношении часов и портативных часов, которые питаются от главной пружины, которая обеспечивает уменьшение движущей силы при раскручивании. Еще одна причина изменения движущей силы — трение, которое меняется с возрастом смазочного масла.
Первые часовщики эмпирически нашли подходы к изохронности пружин баланса. Например, Джон Арнольд в 1776 году запатентовал спиральную (цилиндрическую) форму пружины баланса, в которой концы пружины были закручены внутрь. В 1861 г. М. Филлипс опубликовал теоретическое рассмотрение проблемы. Он продемонстрировал, что пружина баланса , центр тяжести которой совпадает с осью колеса баланса, изохронна.
В общей практике наиболее распространенным методом достижения изохронности является использование перемотки Бреге, которая помещает часть крайнего витка спирали в плоскости, отличной от остальной части пружины. Это позволяет пружине «дышать» более равномерно и симметрично. Обнаружены два типа перемотки — постепенная перемотка и Z-изгиб. Постепенное перегибание достигается путем наложения двух постепенных скручиваний на спираль с образованием подъема во вторую плоскость на половине окружности. Z-образный изгиб делает это, создавая два изгиба под дополнительными углами в 45 градусов, достигая подъема во вторую плоскость примерно на три высоты секции пружины. Второй метод делается из эстетических соображений, и его гораздо сложнее выполнить. Из-за сложности формирования изгиба современные часы часто используют несколько менее эффективный «изгиб», который использует серию резких изгибов (в плоскости), чтобы убрать часть внешней катушки с пути остальной пружины.
Период колебаний
Пружина баланса и колесо баланса (которое обычно называют просто «балансом») образуют гармонический осциллятор. Пружина баланса обеспечивает восстанавливающий крутящий момент, который ограничивает и меняет движение баланса, так что оно колеблется взад и вперед. Его резонансный период делает его устойчивым к изменениям от возмущающих сил, что делает его хорошим устройством для хронометража. Жесткость пружины, ее коэффициент пружины, κ <\ displaystyle \ kappa \,>в Н * м / радиан, а также момент инерции балансового колеса, I <\ displaystyle I \,>в кг * м, определяет период колебаний колеса T <\ displaystyle T \,>. Уравнения движения для баланса выводятся из угловой формы закона Гука и угловой формы второго закона Ньютона.
Следующее дифференциальное уравнение для движения колеса является результатом упрощения приведенного выше уравнения:
Решением этого уравнения движения для баланса является простое гармоническое движение, то есть синусоидальное движение с постоянным периодом.
Таким образом, следующее уравнение для периодичность колебаний может быть получена из результатов выше:
Ворота с торсионными пружинами или растяжения. Что лучше?
Привет, друзья! В этой статье мы дадим ответ — какие пружины лучше — торсионные или растяжения, а в конце статьи вас ждет видео с ответом на этот вопрос от немецкого специалиста Херман (Hormann).
Давайте разберемся, для чего вообще нужна система балансировки ворот. Полотно секционных ворот в среднем весит 80-100 кг, на больших промышленных воротах их вес может достигать 300 кг и даже больше. Тяжеловато, не правда ли? И тут на помощь приходит механизм балансировки. Они бывают двух видов, старые добрые торсионные пружины, и их младшие братья пружины растяжения. Рассмотрим их поподробнее.
Конструкция
Пружины растяжения – как явствует из их названия, работают на растяжение. Работают парой, располагаются всегда справа и слева проема, вертикально, реже горизонтально. При движении полотна ворот вниз пружины растягиваются (накапливают энергию), при движении полотна вверх, сжимаются (отдают энергию). Пружин всегда две, точнее их четыре, но об этом дальше). Работают они независимо друг от друга, приводимые в движение каждая своим тросиком.
Пружины растяжения в сборе.
Она же, на своем рабочем месте.
Торсионные пружины – работают на скручивание, располагаются на валу, который вращается приводным тросом, под действием веса полотна ворот. Накапливает энергию, когда оно опускается вниз (спасибо силе притяжения и старику Ньютону), одновременно не давая упасть полотну, и отдает эту энергию, когда полотно нужно поднять вверх. Вал с торсионами располагается всегда горизонтально, над проемом ворот, или в глубине помещения, в случае низкого монтажа.
Торсионная пружина и выглядит солидно.
Пример ворот с торсионными пружинами.
Вес и размеры ворот.
Пружины растяжения могут поднимать гораздо меньший вес, по сравнению с торсионами. Например, производитель секционных ворот Алютех, устанавливает их на ворота до 7,9 м2, и только на бытовые серии. Размеры ворот доступные для заказа с ними приведены на рисунке ниже.
Торсионные пружины не только внушительно выглядят, но и способны работать с любым весом ворот. Дело в том, что они подбираются индивидуально, исходя из размеров ворот, веса полотна, интенсивности использования. В случае очень тяжелых ворот, применяется двухвальная система балансировки. Для передачи крутящего момента между валами применяется цепь с натяжителем.
Схема двухвальная система балансировки промышленных ворот.
Ресурс.
Несмотря на более внушительный вид, ресурс работы заявляемый заводом Алютех, у торсионных пружин такой же как и у растяжения – 25 000 циклов подъема-опускания ворот. По нашему опыту, ворота установленные пять –семь лет назад, работают также успешно, как и с торсионами. Правда, справедливо это только, если они грамотно установлены, и используются в спокойном, «бытовом» режиме, 4-6 подъемов-опусканий в день.
Аргументом в пользу торсионных пружин будет тот факт что, на промышленные ворота устанавливают только их. «Промки» и пружины растяжения вещи не совместимые. Это косвенно говорит о меньшем ресурсе последних.
Так же опционально можно увеличить ресурс торсионных пружин до 35, 50, 75 и 100 тыс. циклов, но только для промышленных ворот.
Сложность настройки.
Торсионные сложнее установить, они требуют предварительного натяжения на определенное число оборотов. Они более требовательны к проему, например, если стена на которую устанавливаются ворота имеет значительную кривизну, установить вал (а он состоит из двух частей) соосно будет сложно. Если же этого не сделать, в дальнейшем могут слетать троса с барабанов. Но правильно настроенные, они работают плавно, тихо и долго.
Пружины растяжения в плане требования к проему, выгодно отличаются. Собирать их просто, к кривизне проема они менее чувствительны, но работают шумно. Впрочем, это гараж, а не консерватория.
Обслуживание.
И торсионные и растяжения требуют периодического контроля, главным образом за состоянием тросиков, так как обрыв оных чреват заклиниванием или даже падением полотна (если «повезет» и оборвутся оба троса). В процессе эксплуатации пружины устают и перестают поднимать полотно. В этом случае торсионные можно будет подтянуть, и они прослужат еще. С пружинами растяжения так не получится, их придется заменить на новые.
Безопасность.
Какие опасности подстерегают пользователя автоматических ворот? Первое, это обрыв пружины, при котором произойдет падение полотна ворот. При весе 100 кг, это не очень приятно. На этот случай и у растяжения и у торсионов есть ответ. Выше в тексте мы упомянули что пружин не две, а четыре. Так и есть, каждая пружина растяжения имеет внутри внешней, еще одну, внутреннюю. Если оборвется одна, то подстрахует другая. Этот механизм называется «пружина в пружине».
У торсионных защиту от обрыва выполняет храповая муфта. В случае обрыва стопор входит в зацепление с муфтой и блокирует вал, фиксируя, тем самым ворота.
Она же, на воротах.
А что, если оборвется трос? При обрыве одного троса полотно перекашивает, и они повисают в проеме. Если же ворота с потолочным приводом, то полотно повисает на его цепи или ремне. Существует ли специальная защита от обрыва троса? Да, но только у торсионов, и только на промышленных изделиях. У пружин растяжения никаких устройств на этот случай не предусмотрено. Защита от обрыва троса представляет собой подпружиненный стальной нож, который при ослаблении троса врезается в направляющую, тем самым останавливая падение полотна. Еще раз отметим, что устанавливается он только на «промках».
Защита от обрыва троса, чем-то напоминает мышеловку.
Вид сверху. Справа виден нож для фиксации полотна.
Требования к проему.
У механизма растяжения есть одно большое преимущество перед торсионными механизмами. Им нужно совсем немного места над проемом для установки. Без привода необходимо всего 100мм, с приводом 125мм.
Схема ворот с пружинами растяжения. Hмин = 100 или 125 мм.
Торсионным механизмам требуется уже 210 мм над проемом, а если это промышленные ворота, то целых 410мм, при стандартном монтаже.
Ворота с торсионами, стандартный монтаж. Hмин=210мм (для бытовых ворот).
Если места над проемом мало, а торсионные механизмы до зарезу нужно поставить, применяют низкий монтаж, когда вал с пружинами располагается сзади, в глубине гаража. В этом случае притолока (расстояние от верха проема, до потолка. -прим. ред.) должна быть те же 100 и 125 мм, для ручного и автоматического подъема, соответственно. Но за данный тип монтажа придется раскошелиться (+5% к стоимости изделия).
Ворота с торсионами, низкий монтаж. Hмин=100мм и 125мм (для бытовых ворот).
И вот мы подошли к главному. Собственно, причиной по которой, конструкторы внедрили пружины растяжения, явилось удешевление конструкции ворот. Эта конструкция менее металлоемкая, по сравнению с торсионами, проще в производстве, легче устанавливается. Применение ее позволяет предложить ворота по более конкурентным ценам. Например, ворота Алютех, бытовой серии Trend, размером 2500х2250мм, с торсионными пружинами стоят 34700 руб., а такие же, но с механизмами растяжения, на 1700 руб., дешевле. При этом, ресурс, заявляемый заводом-изготовителем, и гарантия одинаковые. Как говорится, выбор за Вами! Специалисты ВОРОТА-ГРУПП.РФ помогут вам подобрать ворота и систему балансировки исходя из ваших индивидуальных требований. Звоните, мы рады помочь вам!
Ответ официального представителя компании Херман (Hormann)
Во время посещения завода Hormann в Германии, мы решили задать этот вопрос — что лучше, пружины растяжения или торсионы, официальному представителю Херман, и вот что он ответил:
Пружины растяжения или торсионный механизм?
Давайте для начала разберемся, для чего вообще нужна система балансировки ворот. Полотно секционных ворот в среднем весит 80-100 кг, на больших промышленных воротах и того больше. При этом ворота легко открываются вручную и послушно остаются в том положении в котором их оставили, а не падают на голову придавливая своим немалым весом. А все потому что в каждых секционных воротах есть механизм балансировки. Рассмотрим их поподробнее.
У механизма растяжения есть несомненное преимущество перед торсионными механизмами. Им нужно совсем немного места над проемом для установки (так называемая притолока). Без привода необходимо всего 100мм, с приводом 125мм.
Торсионным механизмам требуется уже 210 мм над проемом, а если это промышленные ворота, то целых 410мм, при стандартном монтаже.
Если места над проемом мало, а торсионный механизм предпочтительней, применяют низкий монтаж, когда вал с пружинами располагается сзади, в глубине гаража. В этом случае притолока должна быть те же 100 и 125 мм, для ручного и автоматического подъема, соответственно. Такой монтаж оплачивается дополнительноПружины растяжения могут поднимать гораздо меньший вес, по сравнению с торсионами.
Торсионные пружины не только внушительно выглядят, но и способны работать с любым весом ворот. Дело в том, что они подбираются индивидуально, исходя из размеров ворот, веса полотна, интенсивности использования. В случае очень тяжелых ворот, применяется двухвальная система балансировки. Для передачи крутящего момента между валами применяется цепь с натяжителем.Ресурс работы заявляемый производителем у торсионных пружин и у пружин растяжения одинаковый – 25 000 циклов подъема-опускания ворот. Правда, для пружин растяжения это справедливо только если они грамотно установлены, и используются в «бытовом» режиме, 4-6 подъемов-опусканий в день.
На промышленные ворота устанавливают только торсионные механизмы, ресурс которым можно опционально увеличить до 35, 50, 75 и 100 тыс. циклов.
Главная опасность, которая подстерегает пользователя секционных ворот — это обрыв пружины, при котором произойдет падение полотна ворот. При весе 100 кг, это мягко говоря не приятно. На этот случай у производителей гаражных ворот есть решение и для пружин растяжения, и для торсионов.
Система безопасности для пружин растяжения — это механизм “пружина в пружине”. Каждая пружина растяжения имеет внутри внешней, еще одну, внутреннюю. Если оборвется одна, то подстрахует другая.
У торсионных защиту от обрыва выполняет храповая муфта. В случае обрыва стопор входит в зацепление с муфтой и блокирует вал, фиксируя, тем самым ворота.
Еще одна опасность, которая может возникнуть при использовании ворот — обрыв троса. При обрыве одного троса полотно перекашивает, и они повисают в проеме. Если же ворота с потолочным приводом, то полотно повисает на его цепи или ремне. На случай разрыва троса в механизме ворот предусмотрено устройство защиты от обрыва и устройство безопасности троса. Входит в набор комплектации и для ворот с пружинами растяжения, и для торсионных механизмов.
Пружины растяжения собирать довольно просто, они не особо чувствительны к кривизне проема, но работают шумно. Впрочем, для гаража это не является важным условием.
Торсионные пружины устанавливаются сложнее, они требуют предварительного натяжения на определенное число оборотов и более требовательны к проему, например, если стена на которую устанавливаются ворота имеет значительную кривизну, установить вал (а он состоит из двух частей) будет сложно. Если же этого не сделать, в дальнейшем могут слетать троса с барабанов. Но правильно настроенные, они работают плавно, тихо и долго.
Подробнее об установке гаражных секционных ворот
Любая система балансировки требуют систематического контроля, главным образом за состоянием тросов, так как обрыв оных грозит заклиниванием или даже падением полотна (если оборвутся оба троса). В процессе эксплуатации пружины устают и перестают поднимать полотно. В этом случае торсионные можно будет подтянуть, и они прослужат еще. С пружинами растяжения так не получится, их придется заменить на новые.